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基于Workbench的水下探测舱体O形圈密封性能分析OA

Analysis of Sealing Characteristics of O-ring for an Underwater Probe Cabin Based on Workbench

中文摘要英文摘要

光学仪器对水下生物和能源的探索研究起着重要作用,一般光学仪器内置于探测舱体中,而舱体的密封性能对光学仪器的使用寿命和应用效果有着重要影响,因此有必要对舱体的密封性能进行分析.利用ANSYS Workbench平台建立了水下探测舱体密封区域的二维轴对称模型.使用Mooney-Rivlin两参数模型对丁腈O形圈的装配过程进行仿真计算.选取在装配过程中不易发生较大剪切变形的O形圈,并进行200 m水深的密封性能仿真计算.通过对O形圈的接触压力、接触间隙和压缩率的对比分析,发现在2 MPa的介质压力下,2.8 mm和3.0 mm线径的O形圈的计算结果基本接近.考虑预压缩率对装配的影响,选取2.8 mm线径的O形圈作为该探测舱体的使用型号.对舱体密封设计提供了理论依据,并通过静水压力试验对舱体密封性能进行测试,实验结果表明该水下探测舱体满足密封要求.

Optical instruments play a significant role in the exploration and research of underwater organisms and energy,generally,optical instruments are built in the probe cabin,the sealing characteristics of the cabin has a significant impact on the service life and application effect of optical instruments,therefore,it is necessary to analyze the sealing characteristics of the cabin.A two-dimensional axis-symmetric model of the sealing area of the underwater probe cabin is established on ANSYS workbench platform.The Mooney-Rivlin two-parameter model is used to simulate the assembly process of nitrile O-rings,and those O-rings not prone to large shear deformation during assembly process are chosen to perform sealing characteristics simulation in 200 m water depth.By comparative analysis of contact pressure,shear force and compression ratio of O-rings,it is found in the medium pressure of 2 MPa,the values of 2.8 mm and 3.0 mm wire diameter O-rings are basically similar in the calculation results.Considering the influence of precompression rate on assembly,the O-ring with 2.8 mm wire diameter is selected as the model used for the probe cabin.The analysis provides theoretical basis for the design of cabin seal,and hydrostatic pressure test of the cabin sealing performance verifies that the underwater probe cabin meets the requirements of sealing.

王光明;黄旻;赵益昕;王占超;钱路路

中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100086||中国科学院 计算光学成像技术重点实验室,北京 100094中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100086||中国科学院 计算光学成像技术重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 光电学院,北京 100094中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100086||中国科学院 计算光学成像技术重点实验室,北京 100094中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100086||中国科学院 计算光学成像技术重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 光电学院,北京 100094中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100086||中国科学院 计算光学成像技术重点实验室,北京 100094||中国科学院大学 光电学院,北京 100094

机械制造

水下探测舱体O形圈超弹材料接触压力接触间隙密封性能

underwater probe cabinO-ringhyperelastic materialcontact pressurecontact gapsealing characteristics

《机电工程技术》 2026 (6)

36-40,84,6

中国科学院青年创新促进会资助项目

10.3969/j.issn.1009-9492.2025.00065

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